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撰文/魏茂國

 

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泰國智庫Krungsri Research預估,未來3年泰國醫材市場,平均年成長率可望落在8%—10%之間。

臺灣醫療器材產業兼具研發與製造優勢,是新南向政策中不可或缺的重點產業。「2019醫療電子與器材國際高峰論壇」,邀請來自泰國、印尼醫療領域專家,為業者勾勒新南向國家醫材市場輪廓。發展快速的泰國,在蓄積產業能量及國家經濟政策帶領下,朝亞太醫療中心發展,是極具潛力的市場。

在人口持續增加、高齡化,以及對疾病治療與照護需求升高的趨勢下,東南亞醫材市場漸令人無法忽視。泰國大城銀行(Bank of Ayudhya)智庫機構Krungsri Research,預估未來3年泰國本地及國際醫材市場,每年平均複合成長率各為8.5%與10%;政策的推動、國外病患人數與醫療院所投資的增加,都是醫材市場成長的驅動力。

「2019醫療電子與器材國際高峰論壇」中,特邀泰國ASEAN醫院聯盟委員暨Vibhavadi醫院副院長卡普威瓦(Chaisit Kupwiwat),剖析泰國醫療器材市場概況,及泰國醫材市場的優勢和契機。

優質服務帶動醫材市場成長

卡布威瓦指出,醫療器材是高價值的產業,從進出口數字來看,目前全球主要的醫材市場,包括美國、德國、日本、中國大陸與英國。泰國自2008年實施《醫療器材法》後,在法規管制上愈趨完善,成為東南亞國協中的重要醫材市場。 Krungsri Research統計,泰國2018年醫材進出口金額,各約600億泰銖(約20億美元)與1,000億泰銖(約33億美元),國內銷售額則為513億泰銖(約17億美元)。

進一步探究泰國進口醫療器材,以耐久性產品與單次使用產品,均占4成以上,來源以美國、中國大陸、德國等國為多;出口的醫療器材則是以單次使用產品為主,占84%,多銷往美國、日本、德國等。從製造端來看,在泰國生產的醫療器材,較容易製造的單次使用產品為占了半數以上;製造商的規模也是以中小企業占絕大多數,大型企業雖僅有8家,但營收卻占了整個醫材製造市場的6成。

卡普威瓦也表示,泰國的醫療器材產業型態,和多數國家差異不大。國外進口的醫材產品,可透過在地的經銷或批發商,銷售至醫療院所或藥局等通路;本地的製造商,同樣可以經由經銷商或批發商銷售,或自行推廣至市場及出口。值得注意的是,泰國醫材市場大部分屬於公立的醫療院所,是經銷商的兵家必爭之地;以全球醫療服務的角度來看,泰國在服務接待、高科技設備、人力品質、合理價格方面,都相當具有競爭力。

目標直指醫療服務中心

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泰國智庫Krungsri Research預估,未來3年泰國醫材市場,平均年成長率可望落在8%—10%。臺灣醫材出口泰國品項以影像醫學裝置最多。資料來源: Krungsri Research(2019)、泰國醫療器材協會(2019)、 外貿協會產業拓展處(2019)。

因泰國具備醫療服務優勢,衍生出更多的醫療器材商機。近年來泰國更積極打造成為亞洲第一的醫療中心,主要基於泰國的醫療支出占GDP比重(2015年為3.77%),與全球(2015年為9.91%)相較還有不少成長空間,加上2016至2021年的消費支出估計中,健康產品與醫療的年均複合成長率也高達5.6%,僅次於教育和通訊,醫療服務可望強勁成長。

因此,泰國政府在2016年推出的經濟發展計畫「泰國4.0」中,將健康照護產業列名投資與發展的優先項目,更宣示在2025年以前,要讓「泰國成為健康與醫療服務中心(Thailand, a Hub of Wellness and Medical Services)」。

卡布威瓦指出,完善的基礎設施、優質的醫療服務,還有公共衛生系統及醫療保險制度等,都提供了泰國實現其醫療中心目標的支援;此外,在容易到達、獲美國醫療認證聯合委員會(Joint Commission International;JCI)認證的國際醫院多達61家等優勢下,2010至2018年至泰國就醫的外國病患人數年均複合成長率達8.52%,目前每年都有200至300萬人前往泰國觀光醫療。

政策與市場激勵廠商前往投資

上述條件同時帶動了泰國的醫療器材出口,2012至2017年均複合成長率達4.01%,並吸引許多國際醫療產品的製造商與經銷商進駐,讓泰國逐漸成為重要的醫療器材出口基地,例如單次使用醫材、眼科與光學設備、電子器械設備、牙科設備等,都是主要的出口品項,同時助益泰國經濟成長。

卡布威瓦還提到,泰國政府在2016年成立了「Yothi Medical Innovation District」,結合醫院、學校與政府機構,共同推動醫療相關的創新與研究;而泰國當地的塑膠、橡膠等產業產業,也能成為醫療器材的重要支柱。整體而言,從市場的成長、政策的扶植,加上減稅等誘因,均激勵醫材業者前往泰國投資,也為臺灣醫材新南向創造絕佳契機。

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撰文/游念秀

 

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The 2019 Deep Tech Challenge活動總共吸引70隊新創團隊參賽,主辦單位與評審在決賽互動過程中,給予新創團隊許多有關商業模式的實用建議。左起為創新公司總經理戴逸之、應材創投總經理Rajesh Swaminathan、創新公司董事長劉仲明、國立成功大學校長蘇慧貞、應用材料應用材料公司資深副總裁、技術長兼應材創投總裁歐姆.納拉馬蘇博士、工研院院長劉文雄、應材創投投資總監Frank Lee、創新公司副總經理韓宗憲。

最新出爐的中小企業白皮書,揭曉2018年臺灣中小企業家數與就業人數,雙雙來到近年新高,新設中小企業數量也明顯增加,創業氣氛活絡。工研院創新公司與美商應材創投日前舉辦聯合創業競賽,近有70支的新創隊伍同台競技,展現技術能量,要將臺灣科技新星推上國際。

為為厚植臺灣新創圈的創新技術實力,工研院「創新工業技術移轉股份有限公司」(ITIC,以下簡稱創新公司)與全球材料工程解決方案及半導體科技龍頭應用材料(Applied Materials)旗下的「應材創投」(Applied Ventures)攜手,舉辦首次「The 2019 Deep Tech Challenge創業競賽」。兩家公司在全球科技產業的投資,均有相當的規模與實績,臺灣的新創團隊在此平台競技,有機會在世界500強企業的高階主管面前一展技術能量、實現創業抱負。

工研院挺新創 促科技與資金市場結合

應用材料公司資深副總裁、技術長兼應材創投總裁歐姆.納拉馬(Omkaram Nalamasu )表示,工研院有許多跨領域的優秀人才,美商應材和工研院已經有許多合作,今天雙方共同釋出資源合作The 2019 Deep Tech Challenge競賽,就是因為都看到了新創公司的潛力,進而給予新創輔導與資源後加速成孕育為大公司,非常高興這次能和工研院以及創新公司的合作「很期待在此次競賽中,看見臺灣新創與國際接軌的技術藍圖。」而只要技術、產品與應材供應鏈密切相關,符合應材的核心技術範圍,都有機會獲得投資,快速進入國際市場。

「臺灣許多創業人才擁有技術與商業計畫,但欠缺可連結的外部資源,因此錯失發展契機,」創新公司總經理戴逸之指出,工研院創新公司成立40年來,已輔導、衍生超過300家新創公司,上市櫃者超過100家。「The 2019 Deep Tech Challenge」與一般創業競賽最大不同,在於更重視技術深度。他期許,未來能夠定期舉辦此類競賽,搭起投資人與產業、學界的橋樑,進一步吸引國際目光。

本身也是創業者的工研院院長劉文雄,對此創業競賽相當肯定。創新公司與應材創投,背後的母公司都具備深厚的研發能量,他希望能夠透過本次競賽,促成科技與資金市場的結合,「下一個臺灣獨角獸,盼能透過The 2019 Deep Tech Challenge競賽被發掘出來。」劉文雄也感性鼓勵新創團隊,千萬不要怕失敗,他以自身經歷為例,表示曾在簡報的過程中受到投資人質疑,但他堅信失敗是邁入成功的必經階段。「短期市場是選美,長期市場是舉重」,劉文雄希望新創公司不僅要贏得選美比賽、擁有健美身材,還能晉級世界盃,成為實力堅強的新創企業。

新華光能奪冠 贏在創新技術已量產

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來自清華大學量子點實驗室的「新華光能」,所研發的量子點技術已經商品化並進入量產階段,獲得評審一致青睞,奪得本次競賽冠軍。

本次競賽吸引近70支隊伍參與,技術能量超乎評審的預期。最終決選的10支團隊,需向現場上百名觀眾及產學界菁英進行全英文簡報。由於每一支團隊在技術上各擅勝場,該如何從中判斷出名次高下,讓評審傷透腦筋。

經過激烈的評選,來自清華大學量子點實驗室的「新華光能」(HsinLight Inc.),拿下首屆The 2019 Deep Tech Challenge冠軍。實驗室主持人清華大學材料工程教授陳學仕,自2001年便開始潛心研發量子點(Quantum Dot)材料,是將量子點應用於顯示器背光源LED與量子點薄膜的發明人,新華光能也於2018年正式成立。

新華光能技術長劉孟奇原本在業界服務,預見顯示器尺寸愈來愈大、解析度要求愈來愈高,液晶顯示技術已現瓶頸。他看好量子點在顯示器的應用,遂加入量子點實驗室團隊擔任博士後研究員,以專利量子材料Mini LED與Micro LED解決前述產業痛點。團隊另外一位靈魂人物則是研發部經理何士融,負責開發量子點材料與量子點噴墨列印技術。

新華光能之所以獲得評審一致青睞,最主要原因在於所研發的量子點技術已經商品化,進入量產階段。得知獲獎,何士融興奮溢於言表,他認為,參與The 2019 Deep Tech Challenge最重要的斬獲,就是學會用平易近人的語言,深入淺出地將研發能量介紹給潛在投資人。

兼顧技術與市場者 最獲青睞

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獲得銀牌的「Tanvas Inc.」團隊,研發出創新的多點觸控模組,可以嵌入任何支援觸控的零售、汽車與消費電子產品之中。

獲得銀牌的「Tanvas Inc.」團隊,總部設於美國芝加哥,是從西北大學衍生創業的團隊,執行長洛普雷斯蒂(Phipllip LoPresti)身為連續創業家,對本次競賽的緊湊節奏與臺灣年輕人的創意感到驚豔。洛普雷斯蒂表示,市面上的觸控技術雖能在螢幕上畫出圖型、或有震動反饋,但人機互動的友善度仍有改進空間。該團隊研發出創新的多點觸控模組,當手指在螢幕上滑動時,這項觸控技術會調節介面與手指之間的摩擦力,產生更具互動性的觸覺效果,如:粗糙程度、紋理感等等。這套觸控模組可以嵌入任何支援觸控的產品之中,在零售、汽車與消費電子產業均受到歡迎,對於視障人士來說更是一大福音。

銅牌得主「矽基分子電測」(Molsentech)成立於2014年,由中研院量子與電子實驗室的研究人員所組成,更是半導體與生醫產業的完美跨域結合。口腔癌名列國人十大癌症之一,晚期發現的患者往往因為手術而造成顏面損傷,不僅影響生活功能更有損自信。Molsentech使用半導體晶片檢測口腔癌,期能早期發現、早用藥物治療而不用動手術。現已進入臨床實驗階段,研究成果曾在SCI期刊發表並獲得專利,2016年更獲得國家創新獎肯定。

本次競賽還設立了學術特獎,該獎得主「Tensor Tech」是一家成立甫3年的新創公司,主攻航太產業B2B市場。執行長顏伯勳表示,傳統衛星必須在X、Y、Z軸上安裝一個電磁機與一個電磁線圈,才能控制衛星運作,但這些裝置占用了極大的空間。於是Tensor Tech成功開發出一組球型電機技術,採用該技術的衛星,體積、重量與功耗僅傳統系統三分之一,還能維持相同的效能。

目前這項產品已在國家太空中心進行環境測試,執行長顏伯勳也表示,在競賽中與其他團隊切磋,讓他深刻體悟到新創團隊如何在初創時期擴大市場並成功存活。

 



銅牌得主「矽基分子電測」使用半導體晶片檢測口腔癌,能早期發現、早用藥物治療而不用動手術。現已進入臨床實驗階段。

銅牌得主「矽基分子電測」使用半導體晶片檢測口腔癌,能早期發現、早用藥物治療而不用動手術。現已進入臨床實驗階段。


本屆學術特獎由開發出衛星用球型電機技術的新創公司「Tensor Tech」獲得。

本屆學術特獎由開發出衛星用球型電機技術的新創公司「Tensor Tech」獲得。

臺灣新創能量強 宜加強國際接軌能力

應邀擔任評審的國立成功大學校長蘇慧貞說,新創團隊擁有完整學理及扎實技術,所展現出的跨域技術結合成果令人興奮,不過臺灣團隊對於全球市場理解容易產生盲點,經由與資本市場的對接,更能從客戶端思考產品的價值,加強市場商業化的布局。

戴逸之也從新創業師的角度,給予現場團隊三大建議。第一,要培養打國際盃的實力與變現金的本領;第二,必須明確掌握自家產品技術優勢以及潛在市場,具備在短時間內清楚說明的簡報能力,尤其是潛在市場部分,是投資人最在意的關鍵,若無法說服投資人,就代表團隊不夠務實、尚未具備足夠的投資價值;第三,技術發展的過程中,一定要加入客戶的參與意見與認證,因這是投資者判斷新創團隊是否具備商業價值的一大考慮因素。

戴逸之期待,若每組參賽的新創團隊,能把握趨勢、舞台,練就商業化的實力與國際級的視野,勢必會成為臺灣經濟發展向上翻轉的堅實力量。

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撰文/劉映蘭

 

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工研院打造創新濾氫薄膜技術,讓純氫產製既快又純,不僅成本比傳統鈀膜低了50%,滲透率也提升了50%,開創國產化綠色製程的願景。上圖為測試中的純氫產製系統,右圖為長在多孔基材金屬棒上的「陶瓷金屬複合濾氫薄膜」。

氫,是地球上含量僅次於氧與矽的元素,燃燒後只會變成水、不排碳,被視為潔淨的能源選項。然而地球上的氫普遍存在於化合物中,須以人工方式提取並純化才能使用。工研院打造創新「高選擇率與滲透率之濾氫薄膜」技術,讓純氫產製既快又純,成本更較現行鈀膜大降5成以上,入圍2019年「全球百大科技研發獎」。

「這是一條艱辛漫長的研發歷程!」工研院綠能與環境研究所儲能技術組組長張文昇有感而發。2006年開始投入研究至今,耗時13年終於研發出獨步全球的純化氫氣技術。

當時團隊研發的目標是產製氫燃料電池所需的純氫燃料。「氫氣純化有幾種方式,其中以普遍用於化石原料產氫程序中的『變壓吸附』(Pressure Swing Adsorption;PSA)和半導體產業的『鈀膜過濾』為主要選項,」張文昇娓娓道來。

然而,PSA取得的氫氣純度上限約為99.999%,若要應用於超純氫需求者如半導體產業等,純度仍不夠高,此外PSA的體積大,空間限制相對較多;鈀膜過濾是以鈀(Pd)金屬或鈀合金製成薄膜,利用其對於氫氣有特別高的選擇率,能從原料氣中專一地過濾出氫氣,但鈀價格高昂,通常只有高價值超純氫產業如半導體業使用,能源應用如氫燃料電池就比較少見。

主流純氫產製技術均有瓶頸

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工研院濾氫薄膜技術VS.傳統產氫技術。

正因兩項主流技術都有瓶頸,工研院研究團隊有了找出「第三條路」的新想法。研發團隊之一的工研院綠能所熱能應用技術研究室經理林育立分析,薄膜是最簡單的純化架構,新想法理應建立在薄膜過濾的基礎上;現行薄膜最大的問題是成本,因此須設法提高薄膜的氫氣產率、或用其他材料來替代昂貴的鈀金屬。

到底什麼物質既便宜,又具備高過濾量並兼顧氫氣純度?工研院綠能所資深研究員紀岩勳日以繼夜埋首研究室,不斷地做實驗,嘗試找出適合的材料,但效果都不顯著。由於鈀金屬還是至今最有效能分離氫氣的物質,「氫氣是以溶解後擴散的方式通過鈀膜,其他物質幾乎不會溶入,」林育立解釋,「結構理想無缺陷的鈀膜,可過濾出純度達7個9以上的高純度氫氣。」

因此紀岩勳依然採用鈀金屬作為濾氫薄膜材料,一方面減少鈀的用量來降低成本,但要維持相同過濾效果,勢必得加入其他材料,來彌補所減少的鈀金屬層效果。在一次的會議中,研究團隊提出了「篩分-質傳」的新構想。

先粗篩後精濾 兼顧速率與純度

「篩分-質傳」是將傳統過濾領域常見的先粗篩、後精濾的概念,組合成一種獨特的微觀多層次分離模式,「簡單來說,可以把這個薄膜想成三明治,利用不同層做不同的事,例如上層先粗篩掉雜質,下層再從相對乾淨的氣體精濾出氫氣,」林育立說明。「什麼材料不會阻擋氫氣通過,但對其他成分造成妨礙呢?」團隊絞盡腦汁,這才發現理想中的材料早已應用在自製的鈀膜上。

原來團隊幾年前導入一種片狀的多孔陶瓷材料,來解決鈀金屬薄膜附著在基材上容易脫落的問題,紀岩勳索性把這個多孔陶瓷材料,長在鈀膜表面,意外發現居然有粗篩的效果,更令人驚艷的是,鈀膜表面長了額外的多孔陶瓷層後,非但不影響氫氣滲透率,選擇率竟還提升至5倍以上。

「在薄膜研究領域,滲透率是物質通過薄膜的能力,選擇率則是篩選特定物質通過的比例,兩者向來是魚與熊掌不可兼得,」林育立說明,這個令人振奮的進展,可讓薄膜厚度再減少以提升氫氣產率,同時降低成本,而多孔陶瓷材料則幫忙維持高氫氣純度,一兼二顧,兩全其美!

「高選擇率與滲透率之濾氫薄膜」技術不僅成本比傳統鈀膜低了50%,滲透率也提升了50%,目前該技術已與國內廠商合作,目標2年內技轉授權、3年進行試量產、5年後進入市場。未來這項技術不僅可用於氫燃料電池,此外還能協助半導體等製造業,以更經濟的方式處理含有氫氣的製程尾氣,純化後循環利用,達到國產化綠色製程的願景。

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撰文/魏茂國

 

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印尼醫療設備與器材協會管理部總監古納萬指出,要進軍印尼醫材市場,最好的方法還是尋找當地的策略夥伴來合作。

印尼幅員廣大,人口在2018年達到2.65億人,人口結構以具生產力的青壯年為主,人均壽命與所得均呈現持續增加趨勢,展現當地豐厚的人口紅利。因應新興中產階級驅動的醫療需求,印尼政府積極提升醫療水準,打造本地醫材產業,是不可忽視的南向市場。

本屆醫療電子與器材國際高峰論壇邀請印尼醫療設備與器材協會管理部總監古納萬(Ary Gunawan)針對當前印尼醫材市場提出專業見解。他表示,隨著健康與醫療需求日益增加,印尼政府推出一連串政策來推升印尼醫療品質:以「健康印尼計畫」為例,透過觀念宣導、健康服務與國民健康保險(BPJS)的實施,達到改善全國醫療環境的目的。

政策推升印尼醫材需求

印尼有80%的公共健康服務問題,十分依賴初級服務,以遍及印尼各地高達1萬多家的社區健康中心來說,不僅是公共衛生與醫療服務的基礎,也是優先推動發展、落實國民健康保險的重要管道。在2018年印尼醫材與研究預算中,有80%(相當於128億美元)投入初級醫療;印尼衛生部還規劃在5年內,將8,000家社區健康中心提升為設有20至30床的小型醫院,對當地醫療器材市場是一大激勵。

此外,印尼的醫療院所總數至2017年已有超過2,700家,超過6成為私立醫院;而在印尼的製藥業中,雖72%為當地企業,但高達9成的原料仍是仰賴進口;類似情況也出現在醫療器材產業,儘管市場規模持續成長,但仍有9成以上是進口醫材。這也刺激印尼政府加強醫藥與醫材產業的發展,鼓勵技術研發創新、提升在地廠商的競爭力與市占率,自2013年起推動多項專案,以提高自製藥品和醫材能力。

欲進入印尼醫療器材市場,目前相關廠商皆需向印尼衛生部登記註冊、取得產品上市許可。若醫材產品是在國外製造並要進口至印尼,通常是由已取得「IPAK」(Medical Device Distributor License,即醫療器材的經銷執照)的經銷商或代理商,向印尼衛生部登記取得「AKL」(Overseas Medical Devices)的產品上市許可;如果產品是在印尼當地製造,則可在製造商或經銷商向印尼衛生部登記取得「AKD」(Domestic Medical Devices)的產品上市許可後,於印尼國內市場銷售。

本地製造更具優勢

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印尼醫療總支出291億元,為東協6國之冠。醫療器材市場規模 95%仰賴進口,達9.3億美元。資料來源:World Health Organization(2016)、工研院IEK Consulting(2018)。

在印尼政府特意扶植在地醫材產業下,規劃自2015至2035年間,將進口醫材產品的比重,由94%逐步降為45%;本地生產的醫材產品則要由60項增為400項,產值由12兆印尼盾(約9.6億美元)增為130兆印尼盾(約104億美元)。為達此目標,印尼衛生部將對本地生產的醫材產品,提供加速註冊申請的服務,讓製造商或經銷商更快取得「AKD」許可並上市。

印尼醫材市場有75%是來自政府採購,主要供應公立醫療院所,從印尼公共採購局所編制的「電子目錄」(e-Catalog)中選購,並明列產品及價格;換句話說,只有登錄於「電子目錄」清單中的醫材產品,才可能進入規模較大的政府採購市場。古納萬更指出,如果是屬於印尼國內製造並取得AKD的醫材產品,可望在政府採購市場取得更大優勢。

找尋當地聯盟夥伴快速搶市

因此,廠商想要拓展印尼醫療器材市場,必須審慎考量進入市場的方式:比如從他地製造後進口,需取得AKL;也可在印尼設廠,或是與當地醫材工廠合作,取得AKD,更快推動產品上市,也容易進入政府採購市場。

雖然國外廠商也可自行前往印尼設廠生產醫療器材,但古納萬強調,如果想進軍印尼醫療器材市場,最好的方法還是尋找當地的策略夥伴來合作,提供更完備的行銷、銷售、物流等網路及資源,更有效地協助推廣產品,或是處理申請產品上市許可等問題,快速進入印尼市場。

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撰文/戴卓玫

 

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為解決磁珠價格過高的困境,造福更多癌症病友,工研院組成專案團隊,全力投入相關研究,研發成功效果更好的仿生多突狀磁珠。

在抗癌免疫軍團中,「T細胞」被譽為是打擊癌症的最佳主攻手,工研院研發全球首創「仿生多突狀磁珠製備技術」,獨家多突狀設計不僅比市面上的均圓磁珠更有效激活T細胞,這項技術也榮獲2019年「全球百大科技研發獎」,成為下世代免疫療法的閃耀之星。

即便是在醫療發達的21世紀,人們仍是「聞癌色變」,近年來許多醫療院所或研究機構皆投入大量資金與人力研發出治療癌症的解藥,包含突破傳統療法上的免疫療法(Chimeric antigen receptor T-cell therapy;CAR-T)。

免疫療法消滅癌症新尖兵

免疫療法的精髓在於重新喚醒病患的免疫系統,強化體內專門攻擊癌細胞的T細胞,成為配備精良、足以殺死癌細胞的人體警察。被譽為是繼免疫檢查點抑制劑(PD1/PDL1)之後,另一項革命性的腫瘤治療法,並逐漸發展為本世紀癌症治療的顯學。而作為活化T細胞的輔助材料,磁珠活化T細胞技術自美國開始研究發展,在免疫療法中,磁珠可刺激T細胞活化、提升抗癌戰鬥力,更是和癌細胞對抗的T細胞搭乘載體。

但這項個人化治療法的價格非常昂貴,僅1ml的磁珠價格就高達2萬美元左右,走完整段療程所需耗費的磁珠更多,加上臨床治療用免疫細胞生產流程複雜且耗時,往往一個療程花費在千萬以上台幣,可以說是有錢人才能施行的治療方式,若能解決磁珠價格過高的困境,便能造福更多癌症病友,因此工研院在4年前便組成專案團隊,全力投入相關研究。

NG磁珠反成研究突破

走進位於工研院的會議室,一組研發團隊正在熱烈討論接下來與大型醫療中心合作的企劃案。在這個團隊中,工研院生醫與醫材研究所組長陳廷碩是負責找資源、訂出計畫目標的總舵手,副組長江佩馨緊盯著製程、調製配方,對於細節完全掌握;而計畫主持人陳振泰則率領著團隊實地演練操作、力求將技術達到完美,彼此腦力激盪,每個人都不吝惜地丟出點子。正是這溝通無礙的「鐵三角」,帶領團隊研發出全球獨一無二的「仿生多突狀磁珠製備技術」(iKNOBEADS)。

回憶起研發之初,江佩馨說,「磁珠雖是目前免疫細胞治療的主流方式,然而所有市售磁珠皆為正圓球形,且僅2家國際大廠提供,」因此研發第一年,團隊以磁珠外型呈現「均圓」狀態為目標,甚至研究起半導體製程均圓需求,致力於打造完美「圓珠」。起初研發成果相當不錯,經過1年研究,光是圓球形磁珠的對T細胞的擴增效率,就已經比市售大廠好很多,讓團隊對自家磁珠製備技術深具信心。

後來怎麼會變成突狀磁珠呢?江佩馨透露,「這來自於一次突發奇想。」團隊運用化學比例配方調整生產正圓磁珠合成時,良率大約為99%,1%的NG磁珠則會呈現不規則形狀。從顯微鏡下看來,這些長了觸角的NG磁珠,形態長得很像有著突觸的「樹突細胞」,於是團隊想到:會不會這些多突狀磁珠可以增加更多與T細胞接觸的表面積,更能刺激T細胞活化,達到更好品質與數量的擴增效果?

由於與主流方式不同,團隊也歷經一番掙扎,經過2個月的辯證與討論後,才決定往多突狀方向。「磁珠技術於細胞免疫治療應用是工研院的前瞻計畫之一,所謂前瞻就是要追求『創新、突破與差異性』,具獨特性才可能有更多作為。」於是團隊將這樣的發想視為突破的契機,毅然走向別於他人的創新之路。

製備多突性 技術門檻難且高

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工研院研發出多突狀設計的「仿生多突狀磁珠製備技術」,不僅 比市面上的均圓磁珠更有效激活T細胞,更榮獲今年「全球百大科 技研發獎」,成為下世代免疫療法的閃耀之星。

然而挑戰才正要開始:哪一種多突性才能與T細胞最匹配?如何為製備多突性的配方定調?如何調配突觸的品質?相關品管製程該如何掌控?個性嚴謹的陳振泰只能告訴自己,成功沒有捷徑,唯有不斷地嘗試,直到找到方向與方法為止。

團隊也明白,磁珠運用與人體健康息息相關,可謂差之毫釐、失之千里,因此這項技術不能只做到「可以work」就好,必須達到「完美」才行。且癌細胞的治療過程非常複雜,唯有優化多突性磁珠,並且增強製備磁珠技術的穩定性,才能夠讓磁珠可以真正導入治療,步入實際幫助病患的階段。

所幸過程中出現許多貴人相助,像是台大醫院臨床團隊與醫師的無私分享,才能在工研院裡完整複製、建置適於臨床使用的免疫細胞培養流程;在雙方互助合作下,方能實現二地同步交叉比對與研究,因此iKNOBEADS才能在雙方合作的第二年便研發成功,提供給後端免疫細胞治療應用。

磁珠應用廣 不只治療還能預防

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人體以樹突細胞做為抗原呈現細胞(Antigen Presenting Cells;APCs),可活化擴增T細胞,告訴T細胞外來毒物的特徵,讓T細胞毒殺外來物質; 工研院研發的iKNOBEAD,仿樹突細胞的突狀結構,利用表面修飾分子作為人工抗原呈現細胞(Artificial Antigen Presenting Cells;aAPC),活化擴增T細胞,達到相同功效。

目前多突性磁珠已獲臨床上小規模免疫細胞活化擴增效果證實,可有效擴增T細胞數量達數百倍,所使用的磁珠量只需市售正圓磁珠的三分之一。被有效活化的T細胞能維持較長活性,再次成為抗癌作戰部對,識破癌細胞偽裝,成為消滅癌細胞的尖兵。

透過改變磁珠表面的修飾物質,iKNOBEADS也可應用在次世代免疫γδT細胞的活化與擴增,成為全球第一、也是唯一應用於γδT細胞活化擴增的磁珠產品。透過大數據的紀錄與串聯,在液體癌(如血癌、淋巴癌等)治療上羅列詳細的細胞譜,將可有效治癒液體癌,更有機會切入實體癌(Solid Tumor)治療。未來磁珠運用領域還會更廣,例如分子檢測液態切片,運用磁珠萃取純化法進行腫瘤游離核酸的檢測,將有助於早期發現引起癌症相關突變基因,達到早期診斷早期治療的效果。

iKNOBEADS自2019年研發成功後,現已導入GMP製程,預計2020年推出臨床GMP等級的iKNOBEADS,成為全球唯二、亞洲第一的GMP磁珠供應商。研發團隊期待,未來能串聯國內的醫療產業鏈,讓更多病友實際受惠,也為癌症免疫治療帶來嶄新視野。

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可動態重組與自我調節之電池陣列系統

撰文/凃心怡

 

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工研院研發的RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統,透過人工智慧延長整個電池系統壽命,榮獲2019年「全球百大科技研發獎」殊榮。

常聽到新舊電池不能混用,輕則影響電池壽命,重則損害電器、造成危險。但工研院研發的RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統,透過人工智慧調控新舊電池間的放電負載,涓滴電力不浪費,延長整個電池系統壽命,減輕電動車汰役電池處理負擔,榮獲2019年「全球百大科技研發獎」殊榮。

電動車帶動全球儲能裝置需求,根據國際能源署(IEA)調查,2020年全球電動車累計銷售量將達到900至2,000萬輛,平均每一台電動車中配備上千顆電池芯組成的10至100組電池模組。但是當車子老舊、報廢時,大量汰役電池可能還有電力,難道也要跟著廢棄?原本為解決排碳問題而興起的電動車,若因汰役電池處理不易,極可能遭遇產業逆風。

工研院費時4年,成功研發出「可動態重組與自我調節之電池陣列系統」(Reconfigurable Array of Inexpensive Batteries Architecture;RAIBA),透過「線上恆電流開關模組」以及「電池陣列重組演算軟體」,無論電池新舊,或是鉛酸、鋰電池等不同類型的電池,都可以整合裝置在同一套儲電系統上,透過人工智慧技術控制電池模組的放電負載,善用不均勻老化的電池,讓不同電池模組以有效率的方式互相搭配,減少電池系統無效能量,同時延長系統循環壽命,進一步達到減廢、循環再用的目的。

最適化能源分配 涓滴電力都珍惜

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RAIBA系統不僅可以改善51%的系統衰退程度,還能延長90%的系統運轉時間,無須外掛任何硬體設備,就能即時量測電阻值是否快要降到短路的數值。

放眼全球市場,RAIBA獨樹一格,尚未有相似的技術出現。談起研發的起心動念,工研院資訊與通訊研究所所長闕志克坦言,「一開始其實是來自於會議中的無心插柳。」

當時大家談到「為什麼電池模組中只要有一顆電池壞了,整組就不能用了?」淘汰下來的電池還有70%至80%的儲能效果,若能妥善應用,或許能解決綠色能源儲能的困境。面對這個問題,闕志克直覺地回答:「這不是很浪費嗎?電腦的電源管理都可以用程式控制了,為什麼電池模組不行呢?」就是這樣的一句話,激發出研發團隊強勁的研發動能。

為了做實驗,團隊買來各個電動車廠牌的汰役電池,與新電池組裝在同一個儲電面板上,嘗試透過程式控制,排除失去效能或是損壞的電池。闕志克進一步解釋,透過電路、演算法,RAIBA系統會先掌握個別電池的狀態,接下來再進行最適化的能源分配,挑選該放電的電池,「傳統電池模組往往比較強的電池會先耗盡電力,然後整組就不能用了,十分可惜。我們程式設計的目標,是讓所有電池幾乎在同一時刻把電力用盡。」

軟體即時量測電阻值 安全有保障

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闕志克希望RAIBA所帶來的儲能良效,成為臺 灣投入綠能市場時的最大亮點。

研發這條路從來不是一帆風順,當研發的進程從關鍵模組進入到系統整合階段,由於電池系統重組、切換時產生的暫態電流突波太大,電池經常爆炸,也燒壞不少模組。為了測試穩定度,團隊成員時常得做為期1週至2週不間斷的量測,「一開始同仁們還在研究室陪著模組睡過夜,深怕電池突然爆掉,整棟大樓都毀了!」研發期間的戰戰兢兢,闕志克仍記憶猶新。

當新舊電池整合技術有所突破之後,團隊成員又開始自我挑戰:「如果不只是汰役電池,而是嘗試將不同種類的電池放在一起?」

就這樣,團隊買來了鋰三元電池、鋰鐵電池、鉛酸電池混合組成,也成功達成預設目標。以一組容量分布於1.5Ah至4Ah的20個電池模組而言,RAIBA系統不僅可以改善51%的系統衰退程度,還能延長90%的系統運轉時間。

自我挑戰達標之後,安全性成為RAIBA系統在解決異質性之後的第二道門檻。闕志克回憶當時,當他們四處去向別人介紹這一項技術時,往往接收到的第一回饋,幾乎都是質疑的問:「安全嗎?」

「畢竟我們標榜用的都是回收電池,回收電池已經用了幾年,確實有安全上的疑慮。」闕志克解釋,電池爆炸的影響可大可小,也曾有工廠因為1顆電池爆炸,整個廠房被炸毀的憾事發生,因此他們格外謹慎。「電池爆炸最主要原因是內部短路,要量測電阻值是否快要降到短路的數值,以往做法需先停機並再由量測儀器檢測;現在,RAIBA已經做到即使在充電與放電過程,僅透過軟體,無須外掛任何硬體設備,就能即時量測。」

軟體控制電力 無人機飛更久

除了電動車,研發團隊也把RAIBA應用到無人機的電力供應上。「我們正好也有做無人機,發現無人機若用傳統電池模組,頂多只能飛30分鐘,」闕志克與團隊發現,現今無人機電池的電力供給,無論飛快、降速或是懸停,供電能量始終維持在最大值,「於是我們就開始思索,運用RAIBA控制能源分配的能力,轉速低一點給少一點電,轉速高給多一點電力,同樣的電池就能讓無人機飛更久了。」

他們針對無人機,開發出「零浪費的可動態電壓轉換技術」:當直流電轉換成交流電時,由程式控制電流弦波起伏時所需的電力供給,「1個弦波大約是0.016秒,我們可以在這樣的短短時間內切割成5、6次,根據每一次無人機上升或下降的需求,隨時調整給予不同電力。」闕志克指出,透過這項技術,可成功延長30%無人機的電力使用時間。

跨域研發 成就臺灣之光

「這是一個跨領域的研發計畫,我們有相關背景的人才,但沒有人是非常專精的,大家都是在摸索中學習,」過程中,闕志克除了在經費上全力支持,並不斷的給予鼓勵,「做就對了!」

破釜沉舟的決心,終究圓滿了RAIBA的成功研發,談起這項新技術,闕志克的心裡滿是喜悅與驕傲,「這是工研院資通訊領域很大的突破,過往我們總是看美國有什麼、以色列有什麼,再來做些技術開發,但RAIBA是完全獨創。」

目前RAIBA已與臺灣廠商及有德國工研院之稱的Fraunhofer研究機構進行三方合作,預計在2020年於Fraunhofer進行場域驗證,讓世界看見這項技術。同時研發團隊也與國內離岸風電下游廠商展開討論,讓RAIBA的技術能量從家用電力擴及至輸配電網,為未來的綠能儲能系統做出貢獻。

「希望RAIBA所帶來的儲能良效,成為臺灣投入綠能市場時的最大亮點,」闕志克信心滿滿的說。